tubulações industriais

TUBULAÇÕESINDUSTRIAIS

CONTROLE DIMENSIONALCaldeiraria e tubulação

versão preliminar



Referente à norma PETROBRAS N-2109, set./98

Sumário

11111

22222

APRESENTAÇÃO ............................................................................11

UMA PALAVRA INICIAL ................................................................13

TUBOS, ACESSÓRIOS E VÁLVULAS...........................................17

Tubos............................................................................................................................. 19

Acessórios de tubulações ........................................................................................ 34

Válvula .......................................................................................................................... 66

Praticando .................................................................................................................... 79

DESENHO ISOMÉTRICO DE TUBULAÇÕES ...........................81

Isométricos .................................................................................................................. 83

Simbologia de tubulações para desenhos isométricos ...................................... 88

Exemplos de desenhos isométricos ..................................................................... 101

Identificação dos elementos da tubulação em desenhos isométricos ......... 103

Praticando .................................................................................................................. 105

ANEXOS ........................................................................................ 113

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................ 12933333

Tubos, acessórios eválvulas

1

Nesta Seção...

Tubos

Acessórios de tubulações

Válvula

Praticando

Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas

19

TubulaçãoÉ o nome dado ao conjunto de tubos, acessórios, válvulas e dispositivos que participam de um

processo em uma área ou unidade, constituindo uma de suas partes mais importantes. Eles compõem,juntamente com os equipamentos como torres, permutadores, tanques e bombas, um complexonecessário ao funcionamento de uma unidade de processo.

Este é, pois, o assunto de que trataremos neste primeiro bloco de estudos. Lembramos que, devidoà grande variedade dos acessórios, aqui apresentaremos apenas aqueles necessários para você teruma visão geral desses elementos, tanto de modo isolado como em conjunto com o restante dosequipamentos.

TubosOs tubos são elementos vazados, normalmente de forma cilíndrica e seção constante, utilizados no

transporte de fluidos, os quais podem ser líquidos, gasosos ou mistos.

Observe.

Fig. 1


20

Para auxiliar o deslocamento dos fluidos entre os equipamentos (vasos, torres, permutadores etc.) epara os tanques de armazenamento, ao final do processo, são utilizadas máquinas como bombas ecompressores.

Entidades normalizadoras

Os métodos e o processo de fabricação de tubos, assim como os materiais empregados, as dimensõesa serem observadas e as possíveis aplicações estão normalizados por entidades como as seguintes:

ASA - American Standard Association

ANSI - American National Steel Institute

MSS - Manufacture Standartization Society

ASME - American Society Mechanical of Engenier

DIN - Dentsh Industrie Normen

ASTM - American Society for Testing Material

ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas

API - American Petroleum Institute

ISA - Instrumentation Standard of American

Os principais objetivos das normas elaboradas por essas entidades são:

- orientar os executores dos projetos mediante a criação de especificação e serviços adequados;

- trabalhar pela criação de métodos e padrões de fabricação;

- delimitar as responsabilidades e fixar tolerâncias de fabricação;

- estabelecer materiais e especificações de aplicações de determinadas matérias na fabricação detubos e seus acessórios.

Tipos de materiais dos tubos

Embora a fabricação de tubos empregue mais de 200 tipos de materiais, somente uns 40 tipos sãoutilizados na produção comercial.

Os tubos mais usados são os de materiais ferrosos como o aço-carbono, o aço-liga e o aço inoxidável.Os tubos de ferro fundido são restritos às instalações de utilidade como de água, de esgoto etc.


21

O aço-carbono é uma liga de ferro de carbono. A percentagem de carbono, que pode variar de 0,15a 0,5%, determina o grau de dureza do aço. Quanto maior a percentagem de carbono na liga, maiorserá a dureza e também maior a dificuldade de soldagem do aço. E a soldagem é um dos processos demaior utilização na união de tubos a acessórios.

Nas indústrias de processamento, principalmente nas petroquímicas e petrolíferas, os tubos de aço-carbono são os mais utilizados, devido às suas excelentes qualidades mecânicas, à boa soldabilidade eao baixo custo. Além disso, eles podem trabalhar com água, vapor condensado, gás e óleo a pressõese temperaturas elevadas.

Mas o aço-carbono também apresenta algumas restrições. Em temperaturas abaixo de -30°C, elese torna quebradiço. E, acima de 500°C, está sujeito a deformações lentas. Outras desvantagens sãoa baixa resistência a fluidos e à corrosão, quando exposto a ambiente úmido. Quando é necessária autilização de tubulações nessas situações, o projeto estabelece a utilização de aços-ligas ou inoxidáveis.

Os aços-ligas e os inoxidáveis podem conter cromo, níquel, molibdênio ou titânio, dificultando aação dos agentes que atacam o aço. Outra modalidade de defesa contra esses agentes é a utilizaçãode tubos galvanizados, desde que os projetistas assim o determinem.

Outros materiais empregados na fabricação dos tubos são, por exemplo:

- cobre e suas ligas;

- alumínio;

- chumbo;

- materiais plásticos (PVC, Teflon, polietileno, epoxi, etc.);

- vidros, cerâmicas, barro, concreto;

- borracha.

O cobre e suas ligas trabalham numa faixa de temperatura de 180°C até 200°C, sendo materiais deótima resistência à oxidação e a inúmeros fluidos corrosivos. Os tubos fabricados com esses materiaissão empregados na indústria em feixes tubulares, serpentinas para refrigeração e serpentinas paraaquecimento a vapor de baixa pressão.

Já na instrumentação, os tubos de cobre ou de ligas de cobre são aplicados em ar comprimido epara sinais de instrumentos.


22

A figura 2 mostra a aplicação de tubos de cobre em instrumentos.

No caso do alumínio, os tubos produzidos com esse material são empregados para troca de calor eos tubos de chumbo são utilizados em tubulações de esgoto sem pressão.

Já os tubos de plástico têm utilização em casos de baixa temperatura e pressão, uma vez queapresentam a vantagem de serem de baixo peso, baixo custo e de grande resistência a muitos produtoscorrosivos, quando comparados a materiais metálicos. Dizemos que, em geral, os plásticos substituemos metais onde eles são fortemente atacados.

Os ácidos diluídos, por exemplo, não atacam os plásticos, mas afetam fortemente os metais. Já osálcalis concentrados, no entanto, atacam os plásticos mas não afetam muitos os metais. No caso doscomponentes de produtos do petróleo, por exemplo, eles podem ser conduzidos por tubos metálicos,mas nem todos por tubos plásticos.

A escolha do material empregado nos tubos está diretamente relacionada ao projeto e àscaracterísticas das variáveis do processo como: pressão, temperatura, vazão, viscosidade e outros. Osfatores que também influenciam na escolha dos materiais dos tubos são a segurança, as cargasmecânicas, a corrosão e os custos, entre outros.

Fig. 2

instrumento

tubulação para instrumentação

tubulação de processo


23

Métodos de fabricação de tubos

Há duas grandes classes de fabricação de tubos: a sem costura e a com costura. Vejamos, então,o que caracteriza cada um desses métodos.

Fabricação de tubos sem costura

Diz-se que um tubo é sem costura quando ele é fabricado sem emendas longitudinais ou transversais.

Os processos industriais de fabricação dos tubos sem costura são em número de quatro: fundição,forjamento, extrusão e laminação, que descreveremos a seguir. Por meio desses processos, ostubos tomam-se de qualidade superior e próprios para juntarem pressões elevadas.

• Fundição

O tubo é fabricado em um molde no qual o material é despejado em estado líquido. Ao se solidificar,o tubo estará com sua forma definida. Por esse processo são fabricados tubos de ferro fundido, debarro, borrachas, concretos etc.

• Forjamento

É um processo de pouca aplicação, em que um lingote de aço aquecido ao rubro é martelado contraum mandril central, até que a forma e a espessura desejada sejam obtidas. Durante a martelagem, olingote vai aumentando o comprimento.

• Extrusão

O material em estado pastoso é pressionado por êmbolo através de um furo de uma matriz e porfora do mandril. Ao sair, ele já tem a forma de tubo. Após essa operação o tubo, ainda curto, passa porlaminadores que vão dando as formas e dimensões definitivas. Por extrusão fabricam-se tubos depequenos diâmetros, como os de alumínio, cobre, chumbo e plástico.

• Laminação

É o processo de fabricação mais importante dos tubos sem costura, que consiste em passar umlingote de aço aquecido a 1200°C num laminador. O lingote, ao passar entre os rolos do laminador, éprensado fortemente, ao mesmo tempo que um mandril abre um furo, transformando-o em tubo.

Fabricação de tubos com costura

Os tubos com costura são fabricados pelos processos de soldagem, a partir de chapas enroladas.Esses tipos de tubos, apesar de possuírem menor resistência que os sem costura, são de uso maisfreqüente, pelo fato de terem um custo mais baixo, devido à facilidade do processo de soldagem.

Por meio da soldagem os tubos podem ser fabricados de dois modos distintos:


24

- enrolando uma chapa em espiral e soldando a emenda (em espiral);

- enrolando (por calandragem) a chapa no sentido longitudinal e soldando a emenda (longitudinal).

Dentre os processos de fabricação dos tubos soldados, a soldagem a arco elétrico é a maisutilizada. Por esse processo, o calor para produzir a fusão do metal de base (tubo) é gerado por arcoelétrico produzido entre dois eletrodos, ou entre um eletrodo e a peça que está sendo soldada.

A soldagem é utilizada na fabricação dos tubos e também na montagem das tubulações.

Os processos de soldagem industrial são automatizados ou semi-automatizados, sendo a soldamanual raramente utilizada. Dentre esses processos, os mais importantes são:

- soldagem com eletrodo revestido;

- soldagem com arco submerso;

- soldagem com gás inerte e eletrodo de tungstênio - TIG e MIG/MAG.

Significado das normas ASTM para identificação domaterial

As normas ASTM são as mais utilizadas em relação aos materiais empregados na fabricação detubos, embora as normas DIN e as normas ABNT também apresentem especificações a esse respeito.

Vamos entender o que significa cada elemento que aparece na especificação de uma norma,analisando esses dois exemplos:

ASTM A-161 gr. A ASTM B-247

Os elementos que aparecem nessas duas especificações e seus respectivos significados são osseguintes:

• ASTM

Indica as iniciais da entidade normalizadora: American Society Testing of Material.


25

• A ou B

Essas são as letras que aparecem nos exemplos, logo depois das iniciais da entidade, e que indicamo tipo de material. São quatro letras possíveis, sendo cada uma para um material diferente, comoespecificado a seguir:

A → indica material aço (aço-carbono baixo ou alto, aço-liga, aço forjado, inox ou outros);

B → indica genericamente o material cobre, ligas, latão, alumínio, níquel e outros;

C → indica genericamente o material cerâmica ou fibrocimento;

D → indica genericamente o material plástico (PVC, acetato de celulose e outros).

• 161 ou 247

Esses são os números que, nos exemplos dados, vêm logo depois da letra que indica o tipo dematerial. Os números sinalizam as características de construção (por exemplo: se é com costura ousem costura), as faixas de temperaturas de trabalho e ainda, em alguns casos, a indicação específicapara determinada espécie de trabalho (por exemplo: para caldeiras, para produtos petrolíferos etc.).Nos exemplos dados, os números significam o seguinte:

161 → significa tubos de aço-carbono e molibdênio sem costura para emprego em refinarias, nasinstalações do cracking;

247 → significa tubo de alumínio forjado em matriz.

• gr. A ou gr. B

Essa anotação que aparece em seguida ao número caracteriza pequenas variações nas aplicaçõespara um mesmo material.

Dimensões de tubos

De acordo com a Normas ANSI B.36.10, todo tubo de aço, qualquer que seja seu processo defabricação, é designado por um número denominado diâmetro nominal. Esse diâmetro nominal nãotem dimensões físicas assinaladas no tubo, sendo usado somente como indicação.


26

Veja, nessa figura, as dimensões de um tubo.

onde:

di → diâmetro interno

de → diâmetro externo

e → espessura da parede

Na especificação dos tubos, é muito importante que a sua espessura seja indicada porque essaindicação, aliada ao tipo de material empregado na fabricação, permite que o profissional calcule adimensão adequada para resistir às cargas mecânicas previstas em projeto.

A espessura dos tubos, segundo a Norma ANSI B.36.10, é estabelecida em séries denominadasschedule, que é abreviado por SCH. A série de schedules é apresentada pelos seguintes números:

SCH - 5, 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140 e 160.

Para um mesmo diâmetro nominal existem várias schedules diferentes. No exemplo ilustrado nessafigura, em que o diâmetro (Ø) nominal é de 10" (dez polegadas), observamos que quanto maior onúmero do SCH, maior é a espessura do tubo.

Conheça agora a tabela de dimensões de tubos de aço-laminado ou soldados, segundo a NormaANSI B.36.10

Fig. 3

e

di de

Fig. 4

e=18,2 e=12,7 e=7,7

de=

273

sch:100 sch:60 sch:30


27

Tabela de tubos de aço e carbono, segundo a norma ANSI B.36.10

T = Espessura das partes dos tubos

Extremidades dos tubos

Numa unidade de processo, em decorrência do posicionamento dos equipamentos, os tubosnecessitam se interligar, mudar de direção e de nível ou, ainda, se conectar à válvula e aos própriosequipamentos. Prevendo essa necessidade, os fabricantes fornecem tubos com 4 tipos de extremidades.Vejamos quais são eles.

• Extremidade lisa

Ou simplesmente esquadrejada, permite uniões com bolsa, flanges sobrepostos ou de encaixe e debolsa.

Tabela 1

Fig. 5


28

• Extremidade biselada

É freqüentemente usada em uniões com solda de topo.

• Extremidade rosqueada

É muito usada em tubos galvanizados de ferro forjado e de aço. É limitada até o diâmetro nominalde 4", nos schedules 80 a 160. As roscas utilizadas são normalmente cônicas NPT (National PipeThead) ou roscas de gás BS (Whitworh). Esses tipos de extremidades não são recomendadas paratemperaturas elevadas.

• Extremidade com bolsas

É restrita a condutos de água, esgoto e alguns produtos corrosivos, sendo raramente utilizada emprocesso.

A escolha de uma dessas extremidades é feita de acordo com o tipo de ligação estabelecida noprojeto e é determinada em função das dimensões dos tubos, da pressão de trabalho, da temperaturaetc. Maiores detalhes sobre os tipos de uniões citados aqui você encontrará no item relativo aosacessórios.

Fig. 7

Fig. 8

Fig. 6


29

Identificação das tubulações no projeto

Todos os projetos industriais adotam um sistema de identificação para todas as tubulações, vasos,tanques, máquinas e instrumentos.

No caso das tubulações, elas são identificadas por siglas que englobam:

- o diâmetro nominal da linha, que geralmente é fornecido em polegadas;

- a abreviatura do tipo de fluido que circula na linha (água, vapor, gás etc.);

- o número da unidade de processo;

- o número da linha;

- a especificação da linha quanto aos materiais de sua composição (característica da firma);

- o tipo de isolamento, se houver.

Veja este exemplo.

Vamos agora comentar sobre cada um desses elementos que compõem a identificação da tubulaçãono projeto.

• Diâmetro nominal

É geralmente fornecido em polegadas. No exemplo apresentado ele é de 6".

• Tipo de fluido

A letra indicativa dos fluidos é estabelecida pela empresa executora dos projetos. Essa letra podevir sozinha ou acompanhada de outra, para melhor definição do tipo de fluido.

diam. nominal da linha

tipo de fluido

número da linha e da área

especificação do material

6” – A . 320 – B


30

Dentre as várias letras utilizadas e os fluidos que elas indicam, destacamos alguns exemplos:

C - combustível

G - gases

V - vapor

O - óleo

SW - água salgada

H - ácido

N - cáustico

W - água

Ai - ar de instrumentos

HW - água quente

• Número da linha

Nesse número, o primeiro ou os primeiros algarismos indicam a área em que a tubulação se encontra.E os últimos indicam o número de ordem da linha. Por exemplo: o número 243 indica área 2 e tubulaçõesno 043.

• Especificação do material

Essa especificação é feita de acordo com as normas, sendo apresentada no projeto executadoexclusivamente para cada classe de serviço e para cada projeto ou instalação. A letra especifica omaterial, como vimos no exemplo anterior.

Finalmente vale lembrar que, assim como ocorre com as tubulações, os equipamentos também sãoindicados por siglas, como podemos ver nesses exemplos:

B – 304 T – 401

P - 405 V - 302

↓ ↓ Bomba Torre

VasoPermutador

↓↓


31

Representação gráfica dos tubos nos desenhos detubulações

Nos desenhos de tubulações, os tubos devem ser representados de modo específico, comodeterminam suas respectivas normas. Essa representação pode ser relativa a tubos de processo ou atubos para instrumentação.

Vejamos cada caso.

Representação dos tubos de processo

A norma NB-59 rev.C - set.99 da Petrobras estabelece duas formas de representação dos tubos deprocesso, que variam em função do diâmetro desses tubos.

• Para tubos de φ φ φ φ φ a ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ 12"

Observe, nas figuras que seguem, a vista frontal e a vista de perfil, respectivamente, da representaçãode um tubo de processo.

• Para tubos acima de 12"

Nesse caso, a representação é feita com linha dupla, num pequeno trecho somente, como vemosna figura 10. Veja os sinais que aparecem nas extremidades das linhas e que indicam a interrupção nodesenho.

Fig. 9

Fig. 10

vista frontal vista de topo ou lateral

sinal de interrupção

vista frontal vista de topo ou lateral


32

Representação dos tubos para instrumentação

A representação dos tubos para instrumentação também é feita de acordo com a simbologia dasnormas ISA, para instrumentação, como mostrado a seguir.

• Ar para instrumentação (geral)

• Sinal pneumático

• Sinal hidráulico

• Linha de vapor

É importante lembrar que, no desenho, a espessura das linhas dos tubos para instrumentação deveser mais fina do que a utilizada para os tubos de processo.

Anotação da identificação da tubulação no desenho

A indicação que individualiza cada trecho da tubulação é utilizada em plantas de tubulações,isométricos e fluxogramas, sendo anotada na parte superior da linha do tubo.

Na parte inferior do tubo é anotada a altura ou elevação (EL.) em que está localizado o tubo em relaçãoao grade da planta. Essa altura pode ser expressa em unidades do sistema métrico ou do sistema inglês.

A figura 11 mostra as anotações de identificação que são feitas nas linhas do desenho. Observe comatenção.


33

Agora analise alguns exemplos de anotações que são feitas para identificação da tubulação emplanta, isométrico e fluxograma.

• Representação em planta

• Representação em isométrico

Fig. 13

Fig. 11

2” O 415 – A

EL 104.000

EL 104.000

EL 10.000

4” O 401 – BV

Fig. 12

4” – A – 302 – B

EL 102.000

3” – A – 302 – A

EL 101.000

B32

4” – A

– 302

– B

EL 102.

000

3” – A

– 302

– A

EL 101.

000

B32


34

• Representação em fluxograma

Acessórios de tubulaçõesAcessórios de tubulações são peças utilizadas nas tubulações de modo a permitir mudanças de

direção, de nível, derivações, redução ou ampliação do diâmetro da tubulação.

Os materiais das conexões são os mesmos utilizados na fabricação dos tubos. E as normas queregulam a fabricação desses acessórios são as seguintes:

- para dimensões e especificação → Norma ANSI 3.31, B 16.9, B 10.11, B 16.5

- para fabricação → Norma ASTM A-232, A105, A.197, A-126

- para especificação de materiais → Norma ASTM P.B 15, PB 15, PB.PB 157

- para símbolos gráficos para desenho de tubulação → Norma N-59 rev.C - set.99

Tipos de conexões

As conexões das tubulações são de diferentes tipos, com diferentes finalidades, como podemos vera seguir.

Fig. 14

4” - F301 - A

4”- V301 - BV

B - 31 - AB - 31 - B

2” 3

02 -

B4”

O 3

02 -

B

3” O

304

- B

4” O 303 - B

3” O 305 - B


35

• Curvas e joelhos

Para mudança de direção.

• Tês, cruzetas e Y

Para derivações ao mudar de direção da tubulação.

• Luvas, niples e uniões

Para ligar tubos entre si ou com algum outro acessório.

• Tampões, bujões e flanges cegos

Para fechamento de extremidades de tubos ou equipamentos.

• Reduções

Para mudar, seja para maior ou menor, o diâmetro da tubulação.

• Flanges

Para fazer a ligação entre tubos ou entre tubos e acessórios.

• Válvulas

Para controlar e interromper o fluxo de uma tubulação.

Todos esses acessórios são fabricados de acordo com o tipo de ligação empregada, ou seja, com oprocedimento adotado para unir tubos entre si, ou tubos com algum acessório ou algum equipamento.

Os procedimentos para ligação podem ser de seis tipos, a saber:

- por solda, de topo ou de encaixe;

- rosqueada;

- flangeada;

- ponta e bolsa;

- compressão.

Vamos analisar, com mais detalhes, cada uma das conexões aqui apresentadas.


36

Curvas e joelhos

As finalidades das conexões do tipo curva e joelho, como já vimos anteriormente, é propiciarmudanças de direção da linha. Esses acessórios podem ser dos seguintes tipos:

- joelhos;

- curvas de raio curto;

- curvas de raio longo;

- curva em gomos.

As figuras que seguem mostram algumas conexões desse tipo.

As ligações dessas conexões com os títulos podem ser:

- rosqueadas;

- por solda de topo;

- por solda de encaixe;

- flangeadas.

Curvas e joelhos rosqueados

As curvas e joelhos rosqueados, que vemos nas figuras a seguir, são utilizados para instalações deágua e ar condensado de baixa pressão até 4".

Fig. 15

curva de raio longo

em gomos (90o)com redução180o90o 45o90o

curva de raio curto

Fig. 16

joelho de 45o

tubos

rosca

joelho de 90o

joelho

MONTAGEM


37

Os materiais usados na fabricação de curvas e joelhos rosqueados são os seguintes:

- aço maleável, como especificado na Norma ASTM-A197;

- ferro fundido, latão ou aço-carbono forjado, como determina a Norma ASTM A.105 a 181, nasclasses de pressão de 125, 150, 300, 2000, 3000 e 6000, com variações de diâmetro de 1/4 a 4".

As dimensões das roscas das curvas e joelhos são normatizados pela Norma API B.2.1 e NormaAPI 6A.

Nos desenhos de tubulação, a representação gráfica das curvas e joelhos rosqueados é feita deacordo com a simbologia do sistema ASA. Vejamos como é feita essa representação em diferentesvistas e, depois, um exemplo de como ela é aplicada em desenhos de tubulação.

• Representação por símbolos gráficos de curvas e joelhos rosqueados ou solda de encaixapara plantas de tubulação

• Aplicação dos símbolos de curvas e joelhos rosqueados ou solda de encaixe em plantas detubulações

VISTAS

a - vista frontal (elevação)

b e c - vistas laterais (perfil)

d - vista superior (planta)ab c

d

Fig. 17

Fig. 18

tubojoelho

vista frontal (elevação)

vista lateral (perfil)

vista superior (planta)


38

Curvas e joelhos para solda de encaixe

Esses acessórios são utilizados para tubulações que variam de 1/8" a 4", nas classes 200, 3000,4000 e 6000. Observe as duas figuras.

Os materiais empregados nos joelhos e curvas para solda de encaixe são normalizados pela NormaASTM A.105 e A-181 (referente a aços-liga, inox e aço-carbono forjado).

A representação gráfica desse tipo de acessório, para emprego em desenhos de tubulações, é amesma empregada para os joelhos rosqueados.

Curvas e joelhos flangeados

As curvas e joelhos flangeados são acessórios bem mais raros do que os de outros tipos, sendofabricados com diâmetro de 1" a 24" em ferro fundido e em aço fundido. As duas figuras exemplificamesse tipo de acessório.

Fig. 20

encaixe

joelho ou curva

solda de encaixe

solda de encaixe tubos

Fig. 19


39

furos para colocação dos parafusos ou estojos

Fig. 21

flange

Fig. 22

tuboestojos ou parafusos com porca

tubo

As curvas e joelhos flangeados devem obedecer às determinações da Norma ABNT P-PB-15 eda Norma 16.5, que normalizam esses acessórios em dimensões, pressões e temperaturas de trabalho.

De acordo com a simbologia da Norma N-59 rev.C - set.99 da Petrobras, a representação gráficadas curvas e joelhos flangeados é feita como ilustramos a seguir. Veja depois um exemplo de desenhode tubulação, em que essa representação é empregada.

• Representação gráfica para desenho de tubulações

VISTAS



d - vista superior (planta)

ab c

d

Fig. 23


40

• Aplicação dos símbolos gráficos de curvas e joelhos flangeados para desenho de tubulações

Curvas e joelhos para solda de topo

Esses acessórios são empregados em tubulações acima de 2" e fabricadas em aço-carbono, aço-liga e aço inox forjado, sendo de 30°, 45°, 180°.

A Norma ANSI B.16.9 identifica esse tipo de acessório. E os materiais com que eles são fabricadossão normalizados pela Norma ASTM. A-234, no caso do aço-carbono.

Observe as curvas e joelhos para solda de topo nessas duas figuras.

Fig. 24

vista frontal vista lateral

Fig. 25

biséis

Fig. 26

tubo

tubo

tubo

joelho

solda

solda


41

Como você pode ver, as extremidades dessas conexões já são preparadas com um chanfro própriopara solda de topo, como também a extremidade dos tubos.

Veja agora a representação gráfica das curvas e joelhos para solda de topo e respectiva aplicação emdesenhos de tubulações.

• Representação dos símbolos gráficos de curvas e joelhos para solda de topo para desenhode tubulações

• Aplicação dos símbolos de curvas e joelhos para solda de topo em desenho de tubulações

Tês, cruzetas e Y

Observe as figuras que mostram, respectivamente, um tê, uma cruzeta e um Y em 45º, acessóriosde tubulações que têm a finalidade de fazer derivações, vínculos e mudar direções.

Fig. 27

Fig. 28

VISTAS



d - vista superior (planta)(a)(b) (c)

(d)


42

Os tês, cruzetas e Y admitem diferentes tipos de ligações, que podem ser rosqueadas, solda detopo, solda de soquete e flangeada. Veja exemplos desses tipos de ligações nas figuras que seguem.

• Tê rosqueado

• Cruzeta para solda de encaixe

Fig. 29

Fig. 30

Fig. 31

Fig. 32

tubo

Fig. 33

tubo

tubo solda

solda tubo


43

• Tê ou Y 45º flangeado

As normas para cada um desses acessórios e de seus tipos de ligações são as mesmas dos acessóriosjá trabalhados até aqui.

A representação gráfica dos tês, cruzetas e Y, de acordo com a simbologia da norma N-59rev.C - set.99 da Petrobras, é mostrada nas figuras que seguem.

Observe com atenção.

• Representação dos símbolos gráficos de tês, cruzetas e Y para desenho de tubulações

Fig. 34

tubo

tuboflange

tês cruzetas “Y” a 45o

rosq

uead

o e

sold

a de

enc

aixe

sold

a de

top

ofla

ngea

das

Fig. 35


44

• Aplicação dos símbolos gráficos de tês, cruzetas e Y para desenhos de tubulações

Luvas, niples e uniões

As luvas, niples e uniões têm a finalidade de fazer a ligação de tubos entre si ou com algumequipamento. Esses acessórios, quanto ao tipo de ligação, podem ser: rosqueados, solda de encaixe, esolda de topo (só acima de 2"). Veja alguns exemplos nas figuras que seguem.

• Luva rosqueada

cruzeta com rosca ou solda de encaixe “Y” com solda do topo

cruzeta flangeada tê com solda do topo

Fig. 37

tubo

Fig. 36

luva

tubo


45

• Luva para solda de encaixe

• Meia-luva

• Niple

Fig. 38

tubo

tubo

luvasolda

Fig. 39

Fig. 40

tubo

tubo

niple


46

• União montada

• União desmontada

Agora observe alguns exemplos de montagem de instrumentos com o emprego de luvas, niples euniões, entre outros acessórios.

Fig. 41

união

tubo tubo

Fig. 43

união

tubo

tubo

Fig. 42

bucha de red. φ 2” x 3/4”

material de acordo comespecificação da tubulação

luva de redução

niple φ 2” x 50mmtubo tê φ 2”tubo φ 2” x 100mm


47

Também no caso das luvas e das uniões, a representação gráfica a ser empregada nos desenhos detubulações é feita de acordo com a simbologia da norma N-59 rev.C de set.99 da Petrobras.Lembramos que não há uma representação isolada para os niples, mas somente em planta.

Então vejamos a representação gráfica das luvas e das uniões e, também, alguns exemplos em queessa representação é aplicada.

curva φ 3”

Fig. 44

redução concêntrica ouexcêntrica conforme

conveniência da tubulaçãoluva φ 3/4 x 300

Fig. 45

luva φ 3/4 3000 (pela tubulação)

redução concêntrica ouexcêntrica conformeconveniência da tubulação

tubo φ 4”


48

• Representação dos símbolos gráficos de luvas e uniões para desenhos de tubulações

• Aplicação dos símbolos de luvas, niples e uniões em desenhos de tubulações

luva união

rosqueadoe solda deencaixe

solda detopo

planta e elevação

meia luva soldada

tubo

tubo

planta e elevação

Fig. 46

Fig. 47

Fig. 48

tubo

meia luva soldada

niple

válvula

luva

plug

união

luva

não é aplicável


49

Tampão (ou caps) e bujões ou plugs

Os tampões, também chamados de caps, e os bujões, conhecidos por plugs, têm a finalidade defechar as extremidades de tubos, válvulas, instrumentos ou equipamentos. O tipo de ligação dessesacessórios pode ser rosqueado, por solda de encaixe e solda de topo.

Veja alguns tampões com diferentes tipos de ligação.

Agora observe um bujão.

Os bujões podem ser de diferentes tipos, de acordo com o tipo de cabeça, como mostrado nestaoutra figura.

Fig. 49

união

Fig. 50

Fig. 51

bujão

tubotubo


50

A representação dos tampões e dos bujões, em conformidade com a norma N-59 rev.C daPetrobras, bem como a sua aplicação em desenhos de tubulações é o que veremos a seguir.

• Representação dos símbolos gráficos dos tampões e bujões para desenho de tubulações

• Aplicação dos símbolos gráficos dos tampões e bujões para desenho de tubulações

Fig. 52

cabeça cilíndrica cabeça sextavada cabeça quadrada

tampões ou caps bujões ou plugs

rosq

uead

o ou

sold

a de

enc

aixe

sold

a de

top

o

plugs

não é aplicável

Fig. 53

Fig. 54

tampão

luva soldadanipleválvula

plug

3 – 0 – 32

redução – 4” x 3”plug


51

Exemplos de desenhos típicos para montagem de instrumentos

Reduções

As reduções têm a finalidade de mudar, para maior ou para menor, o diâmetro de uma tubulação,podendo utilizar os seguintes tipos de ligações: rosqueadas, soldas de encaixe, solda de topo e flangeada.

São vários os tipos de redução, dentre os quais destacamos: tês, curvas ou joelhos de 90°e de 45°,luvas, reduções concêntricas e excêntricas, niples e buchas.

Tê de redução

Essas reduções são fabricadas para ligações com rosca, com solda de topo, solda de encaixe eflange. Os materiais mais utilizados nos tês de redução são o aço-carbono ASTM A.234 e o açoforjado. A Norma ANSI B.16.9 e a Norma ANSI B.31 estabelecem a faixa de pressão até 2000.

Na figura que segue podemos ver alguns tês de redução, cada qual com um tipo distinto de ligação.Observe com atenção.

Fig. 55

niple

niple

tê

união

bujão

instrumento (P1)

luva

niple

tubo

válvula

p/tub p/instr.

p/tu

bp/

inst

r.


52

Curvas ou joelhos de redução

São fabricados para ligações rosqueadas, com solda de topo ou solda de encaixe, segundo a NormaANSI B 16.9, Norma ANSI B 16.11 e a Norma ASTM A 105 a 181.

Nesta figura você pode ver um joelho de redução (90°).

Fig. 56

rosqueado flangeado

Fig. 57

redução tubo φ menor

solda φ maior

tubo φ maior


53

Luvas de redução

Esse tipo de redução é empregado em ligações rosqueadas e nas ligações com solda de encaixe.São fabricadas com diâmetro de 1/4" a 6" em ferro maleável e em aço forjado, de acordo com asdeterminações da Norma ASTM A. 197, Norma ASTM A - 105 e Norma ANSI B 16.11.

Veja, na figura, uma luva de redução rosqueada.

E agora, nessa outra figura, temos uma luva de redução para solda de encaixe.

Reduções concêntricas e excêntricas

Essas reduções são fabricadas para ligações de solda de topo segundo a Norma ANSI B 16.9 ea Norma B 16.31, para diâmetros (Ø) de 1/2" a 24".

As reduções flangeadas, quando fabricadas em aço fundido de diâmetros compreendidos entre 2"e 24", a pressões de 150° a 1500°, obedecem à Norma ANSI 13.16.5. Quando elas são de ferrofundido, com diâmetro a partir de 1" até 24", a pressões de 125° a 250°, são normatizadas pela NormaABNT P.PB. 15.

Fig. 58

Fig. 59

tubo φ menor

luva de redução

tubo φ maior


54

Vamos ver, então, alguns tipos de reduções concêntricas e excêntricas. Nessa primeira figura temosuma redução côncava para solda de topo.

E nessa outra, podemos observar uma redução excêntrica para solda de topo.

Finalmente, nas duas figuras que seguem temos, respectivamente, uma redução flangeada excêntricae, depois, uma redução flangeada concêntrica.

Fig. 60

Fig. 61

tubo φ maiorredução excêntrica

tubo φ menor

Fig. 63

Fig. 62


55

A simbologia ASA aplicada na representação gráfica das reduções concêntricas e excêntricaspode ser analisada logo a seguir, como também um exemplo de aplicação dessa representação emdesenhos de tubulações.

• Representação dos símbolos gráficos de reduções concêntricas e excêntricas paradesenho de tubulações

• Aplicação dos símbolos gráficos de reduções concêntricas e excêntricas em desenhosde tubulações

Fig. 64

rosqueado esolda de encaixe solda de topo

6 x 4

flangeado

redu

ções

conc

êntr

icas

redu

ções

excê

ntrica

s

4 x 2 6 x 4

6 x 44 x 26 x 4

Fig. 65

redução concêntrica6”x 4”

V31

redução6”x 6”x 4”

4”– A – 405

redução excêntrica6”x 4”

redução excêntrica6”x 4”


56

Niples de redução

A aplicação mais comum dos niples de redução é para diâmetro de até 4", rosqueados ou com soldade encaixe.

De acordo com as extremidades, os niples de redução se diferenciam e recebem diferentes nomes,que vamos ver agora, juntamente com a figura que ilustra cada um deles.

• BET (Both End Thread)

Para extremidades rosqueadas.

• BEP (Both End Plain)

Para extremidades lisas.

• LET-SEP (Lang End Thread - Small And Plain)

Para extremidade maior rosqueada e extremidade menor plana.

Fig. 66

Fig. 67

Fig. 68


57

• LEP-SET (Lange And Plain - Small And Thred)

Para extremidade maior lisa e extremidade menor rosqueada.

Nesta outra figura, você pode observar um exemplo de aplicação de niples de redução e de tê deredução.

Os tês, luvas e niples de redução não têm uma simbologia específica para representação gráficaem desenhos de tubulações. Por isso, são utilizados os símbolos normais, porém escrevendo-se asespecificações de reduções próximas aos diâmetros nominais.

Veja os símbolos gráficos de tês e luvas de redução para desenhos de tubulação, de acordo com anorma N-59 rev.C set.99 da Petrobras.

Fig. 69

Fig. 70

2"

Fig. 71

3"

niple 3"união 3" válvula 2" válvula

retenção união 3"

niplenormal

niple de redução 3" x 2" (LEP-SET)

redução 3" x 3" x 2"

luva de redução4" x 3"

3"

Tê de red. 3" X 2"


58

Buchas de redução

As buchas de redução são geralmente rosqueadas, com dimensões de 1/2" a 4", e de aço forjado,segundo a Norma ASTM A. 105, com classe de pressão de 2000, 3000 a 6000.

A título de exemplo, observe uma bucha de redução rosqueada.

Flanges

Os flanges são acessórios destinados a fixar tubos entre si ou tubos com válvulas ou, ainda, combocais de equipamentos como bombas, compressores, permutadores, torres e outros. Eles possibilitammaior facilidade de desmontagem que os demais tipos de ligações.

As normas ANSI B.16.5 (American National Standard Institute) padronizam dimensões nominaisde flanges de 1/2" até 24’ de diâmetro. As normas também estabelecem faixas de temperatura, quevariam de 100oC a 1000oC, a pressões de serviço que variam de 1000 a 2500PSI. As pressões sãoagrupadas em 7 classes que são: 150, 300, 400, 600, 1500 e 2500PSI.

Fig. 72

tubo φ menor tubo φ maior

bucha de redução

Fig. 73

parafusosporca

tubo

tuboflanges

equi

pam

entoflange

flange


59

Os tipos de flanges mais comum são:

- integral;

- de pescoço;

- rosqueado;

- sobreposto;

- de encaixe;

- solto;

- cego;

- flange com placa de orifício (para instrumentos).

Vamos comentar e ilustrar alguns desses flanges.

Flange integral

Esse tipo de flange é antigo, bastante resistente, e restrito ao tubo de ferro fundido. Veja um flangeintegral na figura.

Flange de pescoço (Welding Neck Wn)

É o flange mais usado em tubulações industriais, sendo bastante resistente. Ele é ligado ao tubo poruma solda de topo. Os tubos devem ter as extremidades biseladas para permitir a soldagem. Por isso,esse tipo de flange é de custo maior que os demais.

Fig. 74

tubo

furos paraparafusos e porcas


60

Observe um flange de pescoço.

Veja um exemplo de aplicação de flange de pescoço.

Flange rosqueado (Screwed Scr)

É aplicado principalmente em tubos de materiais não-soldáveis, tais como ferro fundido e algunsaços-ligas não-soldáveis. São bastante empregados em tubulações para água e ar comprimido.

Nas duas figuras que seguem observe, primeiramente, um flange rosqueado. E, logo depois, umexemplo de aplicação desse tipo de flange.

Fig. 75

pescoço

Fig. 76

Fig. 77

pescoço tubo

solda

flange Bflange A

tubo Btubo A

porcas parafusos

flange tubo


61

Flange sobreposto (Slip on - SO)

É aplicado em serviço de baixas pressões e temperaturas. Tem custo baixo, sendo de fácil montageme alimento.

A figura ilustra um flange sobreposto.

E nesta outra figura podemos ver um exemplo de aplicação de flange sobreposto.

Fig. 78

flange Bflange A

tubo Btubo A

Fig. 80

Fig. 79

flanges

tubo Btubo A

solda em ângulo

tubo

solda solda


62

Flange cego

É o flange que tem a finalidade de fechar extremidades de tubos. É necessário que haja naextremidade do tubo um flange qualquer, para que possa haver a fixação do flange cego.

Veja um flange cego.

Observe também um exemplo de aplicação do flange cego nesta outra figura.

Vejamos agora como é feita a representação gráfica de flanges, de acordo com a simbologia dosistema ASA; depois observe três exemplos de aplicação dessa representação em desenhos detubulações.

Fig. 81

solda

Fig. 82

tubo

flangeflange cego

junta


63

• Representação dos símbolos gráficos de flanges

• Aplicação da representação dos símbolos gráficos de flanges para desenhos de tubulações

Fig. 83

rosqueado ousolda de encaixe

sobreposto pescoço virola cego

flange cego

flangedepescoço

Fig. 84

Fig. 85

suporte flange cego

8” – AJ – 513 – 12 – A

8” – AJ – 513 – 12 – A

400

360

700

flangesobreposto

flange depescoço


64

Flange com placa de orifício

Esse tipo de flange é o flange sobreposto ou o de pescoço ou, ainda, o rosqueado que sofre adaptaçõespara permitir a colocação de uma placa de orifício, de modo a tornar possível a medição de vazão. Emcada flange há 2 furos roscados para tomadas de pressão para os instrumentos.

Fazer medição com placas de orifício é o meio mais sensível, barato e mais utilizado em planta deprocesso. A placa com um orifício é inserida na linha, de forma que restringe a seção do fluxo,causando uma variação de pressão que está em relação com o fluxo que circula. O tubo Venturi ou otubo de Pilot são similares em princípio, sendo utilizados quando são especificados pela engenharia deinstrumentação.

As placas de orifício são colocadas entre dois flanges apropriados, denominados flanges de orifício,e utilizadas em linha de processo de 2" a 12" de diâmetro. As normas ANSI B 16.20 regulam asdimensões dos diversos tipos de flanges de orifício. A maioria dos materiais de fabricação dos flangesé da norma ASTM A.105 gr.2. Os parafusos e porcas são ASTM A.307 gr.B, com dimensões e tiposdas normas ANSI 13.2.1. As juntas são idênticas às dos flanges comuns.

A figura mostra um flange com placas de orifício.

A seguir você verá como os flanges com placa de orifício são representados graficamente e, logodepois, vai analisar o exemplo de aplicação dessa simbologia.

Fig. 86

placa de orifício

flange

tubo

tubulação de impulso(tubing)

flange

tubo


65

• Representação gráfica de flanges com placa de orifícios para instrumentação

A norma ISA S 5.1 – Instrumentation Symbols and Identification é aplicada para simbologia eidentificação dos símbolos para instrumentação.

• Flange de orifício (desmontado)

Fig. 87

placa de orifício (tomadade pressão no próprio)

placa de orifício conectadoa um indicador de fluxotipo pressão diferencial

placa de orifício com tomadavia contraída ou no tubo

placa de orifício com tomadana via contraída ou no tuboconectado a um transp. defluxo tipo pressão diferencial

tomada de teste em viacontraída ou no tubosem a placa de orifício

placa de orifício eequipamento de troca rápida

parafuso

tubo

placade orifício

Fig. 88

bujão

juntas

flange (de pescoço)

tubo

porcaarruela


66

Exemplo de instalação típica de instrumentação em uma tubulação

VálvulasAs válvulas são dispositivos que permitem controlar ou interromper o fluxo em uma tubulação,

sendo um dos acessórios mais importantes. Neste item vamos mostrar as diversas válvulas e seusrespectivos símbolos gráficos para o desenho de tubulações e fluxogramas, sem entrar em detalhessobre seu funcionamento ou aplicação.

Fig. 89

válvula globo

Fig. 90

FE - Elemento primário do fluxo

FT - Transmissor ou fluxo

FIC - Indicador e controlador de fluxo

0 – 210 – 6" – 3BA

0 – 210 – 6" – 3BA

0 – 215 – 3" – 2B

0 –

212

– 2"

– 3

BA

0 –

212

– 2"

– 3

BA

1 ½"

2"

FC ¾


67

A inspeção e os testes de válvulas são normatizados pela Norma API-598. Já as dimensões, osmateriais de controle, as condições de trabalho, os testes de aceitação para refinarias de alguns tiposde válvulas devem obedecer às determinações da Norma ABNT EB-141, Norma P-PB-37 e NormaANSI -B-16.10.

Classificação das válvulas

Considerando a finalidade das válvulas nas tubulações de processo, elas são classificadas em trêsgrandes grupos, a saber:

- válvulas que controlam o fluxo em qualquer direção;

- válvulas que permitem o fluxo em uma só direção;

- válvulas controladoras de pressão.

Cada uma dessas válvulas, por sua vez, podem ser de tipos variados, como vemos neste esquema.

1. válvulas que controlam ofluxo em qualquer direção

de bloqueio

de regulagem

de gavetade machode esfera

de globode agulhade borboletade diafragmade controle

2. válvulas que permitem fluxoem uma só direção

de retenção de levantamento e de péde retenção de “portinhola”de retenção de “esfera”de retenção e fechamento

3. válvulas controladoras depressão

a jusante

a montante

redutiva de pressãoreguladora de pressão

de segurança e alíviode contrapressão


68

Tipos de ligações das válvulas

As extremidades das válvulas devem estar em conformidade com a Norma ANSI 11.31. E asextremidades dos tubos, para aplicação das válvulas, podem ser de diferentes tipos.

Extremidade rosqueada

É aplicada em válvulas de 4" ou menos, sendo empregada em tubulações em que as ligaçõesrosqueadas são permitidas.

Extremidade para solda de encaixe

Aplicada em válvulas de aço de menos de 2", e empregada em tubulações por solda de encaixe.

Extremidade flangeada

Esse tipo de extremidade é aplicada em quase todas as válvulas, de qualquer material, e empregadaem tubulações industriais de 2" ou maiores.

Extremidade para solda de topo

Aplicadas em válvulas de aço de mais de 2", em serviços com pressões muito altas ou com fluidosem que se exijam absoluta vedação e nenhum risco de vazamento.

Tipos de válvulas e respectivas simbologias para desenhos

Vejamos agora, por meio de figuras, os diferentes tipos de válvulas que acabamos de analisar e asimbologia empregada para representá-las em desenhos de tubulações.

Observe cada caso com atenção.

Válvulas que controlam o fluxo em qualquer direção

A seguir apresentamos as válvulas que controlam o fluxo em qualquer direção e, logo depois decada uma, você encontrará a simbologia adotada para representar graficamente essas válvulas emdesenhos de tubulações.


69

• Válvula de gaveta (de bloqueio)

• Válvula de macho (de bloqueio)

Fig. 91

gavetatubotubo

gaveta

rosqueada ousolda de encaixe

solda de topo flangeada

plan

ta/e

leva

ção

Fig. 92 – Simbologia norma N-59 rev. C - set.99 da Petrobras

Fig. 93

alavanca

flange

orifício de passagem

macho

machoorifício de passagem

flange


70

• Válvula de esfera (de bloqueio)



plan

ta /

ele

vaçã

o


Fig. 95



plan

ta /

ele

vaçã

o


esfera


71

• Válvula de globo (de regulagem)

• Válvula de agulha (de regulagem)



plan

ta /

ele

vaçã

o


Fig. 97

Fig. 99

globo

agulha


72

• Válvula de borboleta (de regulagem)

rosqueado ousolda de encaixe solda de topo flangeada

plan

ta/e

leva

ção


rosqueada ousolda de encaixe solda de topo flangeada

plan

ta/e

leva

ção


Fig. 101


73

• Válvula de diafragma (de regulagem)

• Válvula de controle (de regulagem) - Norma ISA RP41 (para dimensões); norma S.51(para simbologia)


plan

ta /

elev

ação


Fig. 103

diafragma

fechadoaberto

Fig. 105

diafragmade ar

haste


74

Ainda em relação às válvulas de controle, observe, nesta outra figura, os símbolos empregadospara a sua representação gráfica em fluxogramas.

Válvulas que permitem fluxo em uma só direção

Agora, para esse grupo de válvulas, primeiro vamos apresentar a ilustração de cada uma delassomente depois, ao final, apresentaremos a representação gráfica, uma vez que nesse grupo não háuma simbologia específica para cada tipo em separado.

rosqueado ousolda de encaixe solda de topo flangeada

plan

ta/e

leva

ção



operada porêmbolo hidráulico

operada por motor operada por solenóide válvula auto atuadade diafragma

transmissão pneumática entreinstrumento e válvula de

diafragma

controle manual emlinha de processo

atuador manual


75

Acompanhe as figuras com bastante atenção.

• Válvula de retenção de levantamento

• Válvula de retenção de portinhola

• Válvula de retenção de esfera

Fig. 108

Fig. 109

Fig. 110

saídaentrada

tampão

tampo pinoflange de saída

saída

flange deentrada

entrada

sede tampão

saídaentrada

esfera


76

• Válvula de retenção de fechamento

• Representação gráfica das válvulas de retenção para desenhos de tubulação

• Representação gráfica das válvulas de retenção para fluxogramas

Fig. 111

haste rosqueada

guia

entrada


rosqueado ousolda soquete solda de topo flangeada

plan

ta e

elev

ação

plan

ta e

elev

ação

retenção efechamento

somenteretenção

Fig. 113

retenção retenção e fechamento

haste do tampãotampão

saída


77

• Válvulas controladoras de pressão

Dentre os diferentes tipos de válvula que compõem esse grupo, apresentamos aqui, a título deexemplo, apenas a válvula reguladora de pressão, que você vê nesta figura.

Observe como é feita a representação gráfica dessa válvula em desenhos de tubulações.

Já neste outro quadro que segue, você poderá analisar a simbologia empregada para representargraficamente as válvulas de segurança e alívio, que também são do tipo controladoras de pressão.

Fig. 114

bocal de entrada

sede

tampão

bocal de saída

molaporca de regulagem



plan

ta e

ele

vaçã

o

mola com peso mola com peso mola com peso


78


angular (mola peso oupiloto integral)

reta (mola, peso oupiloto integral angular para vácuo

angular (para pressão e vácuo) angular atuada pelasolenóide integral

disco de rutura parapressão e para vácuo


79

Praticando

1. Cite alguns objetivos das normas de tubulações.

2. Cite os principais processos de fabricação de tubos sem costura.

3. Considerando os tubos com costura e os tubos sem costura, responda às questões:

a) Qual dos dois é de maior resistência?

b) Qual deles é de uso mais freqüente?

c) Qual é o de mais baixo custo?

4. Quais são os dois processos empregados para enrolar as chapas para serem soldadas?

5. Qual é o principal material utilizado na fabricação de tubos?

6. Cite alguns fatores que influenciam na escolha do material da tubulação, em uma unidade deprocesso.

7. Quais são as três dimensões principais de um tubo?

8. Relacione os tipos de extremidades de tubos.

9. Para um tubo de 24", determine:

a) o seu diâmetro externo.

b) o seu interno.

c) a espessura para SCH 30 e SCH 60.

10. Desenhe o modo como são representadas:

a) as linhas de processo.

b) as linhas de sinal pneumático.

c) as linhas de sinal hidráulico.

Desenho isométricode tubulações

2

Nesta seção...

Isométricos

Simbologia de tubulações para desenhos isométricos

Exemplos de desenhos isométricos

Identificação dos elementos da tubulação em desenhos isométricos

Praticando

Tubulações Industriais – Desenho Isométrico de Tubulações

83

Projetos O projeto de uma rede ou de um sistema de tubulações pode ser um projeto isolado ou, como é

mais freqüente, fazer parte de um projeto integrado de uma instalação industrial de processo completo,que inclui também várias outras especialidades de engenharia.

Nos casos de um projeto global de uma instalação industrial, é prática corrente subdividi-lo empartes que são, por exemplo: projetos de processamento, de construção civil, de elétrica, deinstrumentação e de tubulações, aí incluindo os fluxogramas, as plantas de locação, as plantas detubulações propriamente ditas e os desenhos isométricos.

É desses desenhos que trataremos neste segundo bloco de estudos, de modo que você possaesboçar planta baixa e fazer desenhos isométricos das tubulações corretamente.

IsométricosChamamos de isométricos os desenhos feitos em perspectiva isométrica, segundo os princípios

técnicos apresentados no material didático referente a desenho técnico e a partir da planta baixa.

No desenho isométrico não são usadas escalas, embora seja mantida uma determinada proporçãoentre as dimensões. Geralmente, faz-se um isométrico para cada tubulação individual de um grupo detubulações próximas. Os tubos e as curvas, quaisquer que sejam seus diâmetros, são representadospor um traço único, na posição de sua linha de centro.

Aplicação dos desenhos isométricos

Os isométricos são aplicáveis para trechos da tubulação onde ocorram, conjuntamente, mudançasde direção,bifurcação, bloqueio etc. impossíveis de serem representados em plantas. Normalmente, osisométricos não são aplicados em trechos retos de tubulações.

Os desenhos isométricos fornecem dimensões de trechos de tubos, ângulos, raios, curvaturas,elevações de todos os tubos, localização e orientação de todos os bocais de vasos e equipamentosligados à tubulação representada. Eles dão uma visão espacial de um segmento de tubulação, quedeve ser tomada como base para verificação de controle dimensional.


84

Um dos principais objetivos e aplicações dos desenhos isométricos é o de orientar a construção dospool e do desenho isométrico simplificado, que veremos adiante.

Desenho de spools

São desenhos fabricados a partir dos desenhos isométricos, sendo, portanto, trechos da tubulaçãocontida num isométrico. Cada spool representa a ligação de um certo número de acessórios e detrechos de tubos em tubulação soldada.

Dentre outros desenhos auxiliares de montagem, o spool permite que todos os trechos da tubulaçãoque contêm pedaços pequenos de tubos e de conexões sejam pré-fabricados, isto é, ligados fora dolocal de montagem.

Veja desenho típico de spool.

Isométrico simplificado

Essa é outra aplicação do isométrico, empregado para montagem de instrumentos.

Na figura que segue você pode ver um desses desenhos.

Fig. 1 – Tolerâncias de pré-montagem de tubulações

1 distância entre faces de flanges, entre linhas de centroe entre face de flange e linha de centro ± 3mm

2 raio de curvatura de tubos curvados ± 3% do diametronominal

3 deslocamento do flange ou da derivação ± 1,5mm

4 rotação do flange (medida como indicado) ± 1,5mm5 paralelismo da face do flange ± 1,5mm ou ± 1/2o

(o menor)

6 desalinhamento entre linhas de centro ±1,5mm7 comprimento a mais nas soldas de campo:

até φ 4”: 100mm

mais de φ 4”: 150 a 200mm

obs.: as tolerâncias não são acumulativas.


85

Fig. 2


86

Folha típica de desenho isométrico

Nas empresas que executam projetos, os isométricos são desenhados em folhas de papel especiais,com as linhas isométricas (30°) bem claras que já estão traçadas, de modo a facilitar o desenhista.

Veja um exemplo reduzido de uma folha típica para desenhos isométricos, com linhas traçadas nahorizontal e na vertical.

Como você deve ter observado, a folha para isométrico possui um espaço para a legenda e tambémum espaço para a lista de componentes, tubos, conexões, flanges etc., contidos no trecho de tubulaçãoali representado.

Observe, nesta outra figura, um modelo de lista de material e legenda.

Fig. 3

espaço para a simbologiae lista de componentes da linha LEGENDA


87

Fig. 4

Toda folha de isométrico tem uma numeração que deve ser combinada com a numeração dasplantas, de maneira que seja fácil identificar em qual planta está representada uma linha que apareceem determinado isométrico e vice-versa. Por exemplo, a planta n° 42 corresponde à série de isométricoscomeçada pelo n° 4.202. Já a planta n° 52 corresponde à série começada pelo n° 5.201, e assim pordiante.

As folhas de desenhos isométricos (assim como as plantas) também devem apresentar a indicaçãoda orientação, isto é, o Norte de Projeto (NP), para possibilitar a localização dos tubos e equipamentosno terreno. Torne a observar o exemplo de folha de isométrico mostrada anteriormente e veja que oNP está assinalado em seu canto superior direito.

LISTA DO MATERIAL

POS. NO. ESPECIFICAÇÃO QUANT.

TUBOS

CONEXÕES

FLANGES

OUTROS

CARIMBOESPECIFICAÇÃO . ___NO. REQUERIDO . ___

3

2

1

REV

ISÃ

O NO. PROJETO

PROJETO VERIF. APROV. DATA

LINHA NO. ESCALA FOLHA


88

Há símbolos especiais para indicar o Norte do Projeto – NP ou N. Nas figuras que seguem vocêpode observar a simbologia empregada em plantas e em isométricos.

E agora veja os símbolos empregados para indicar o NP, quando se trata de desenhos isométricos.

Simbologia de tubulações paradesenhos isométricos

Agora, neste item, vamos ver como os diferentes elementos de uma tubulação - tubos, acessóriose válvulas - são representados em desenhos isométricos.

Representação de tubos em isométricos

Nos desenhos isométricos, os tubos verticais são representados por traços verticais, e os tuboshorizontais são representados por traços inclinados a 30° para a direita ou para a esquerda, dependendoda orientação no Norte do Projeto (NP).

Fig. 5 – Para plantas

Fig. 6 – Para isométricos


89

Agora veja, nas seis figuras que seguem, exemplos de isométricos acompanhados da plantacorrespondente. Observe as cotas.

Fig. 7

Fig. 8

Fig. 9


90

Fig. 10

Fig. 11

Fig. 12


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Tubos fora das direções ortogonais

Os tubos fora de qualquer uma das direções ortogonais são representados por traços inclinadoscom ângulos diferentes de 30º. No desenho deve ser indicado o ângulo verdadeiro de inclinação dotubo, com qualquer uma das três direções ortogonais básicas. Para facilitar o entendimento, é comumdesenhar, em traços finos, o plano do ângulo ou do paralelogramo do qual a direção inclinada do tuboseja diagonal.

Vamos analisar o exemplo ilustrado a seguir, em que vemos o tubo com mudança de direção, porémdentro do plano vertical. Observe que na anotação 45º V, a letra V significa vertical.

Agora, nesta outra figura, veja o tubo com mudança de direção dentro do plano horizontal. Naanotação 45º H, a letra H significa horizontal. Em qualquer dos dois planos, então, é necessário cotaros dois catetos e o ângulo seguido das letras V ou H, de acordo com o caso.

Fig. 13

Fig. 14


92

Quando um trecho do tubo muda de direção e de plano, ficando também fora das direções ortogonais,a representação é feita envolvendo-se a linha por um polígono, como mostrado neste exemplo.

Método de cotagem para tubos fora dos planos ortogonais

São várias as situações em que os tubos estão fora dos planos ortogonais, exigindo métodos decotagem diferentes. Vejamos essas situações e esses métodos.

• Trecho inclinado de 45° no mesmo plano (horizontal)

Nesse caso, deverão ser cotados o ângulo acompanhado da letra H e um dos catetos. Tanto oângulo como o cateto podem ser cotados em qualquer lado.

Observe este exemplo que ilustra tubos com mudança de direção 45° na horizontal.

Fig. 15

Fig. 16


93

• Trecho inclinado de 45° no mesmo plano vertical

Quando o trecho está no plano vertical deverão ser cotados o ângulo acompanhado da letra V e umdos catetos.

Na figura temos um exemplo desse caso.

• Trecho inclinado de ângulos diferentes de 45°

Se o trecho estiver no plano horizontal ou vertical, então é preciso cotar os dois catetos e o ângulode 60º, seguido das letras H ou V, de acordo com o caso.

Veja o exemplo da figura que mostra tubos com mudança de direção de 60º, horizontal e vertical.

Fig. 17

Fig. 18


94

• Trecho inclinado com mudança de direção e de plano

Nesse outro caso devem ser indicados os ângulos α e β, além das dimensões A, B e C, comovemos nessa figura, em que o tubo está inclinado.

Representação de curvas e joelhos em isométricos

Tubos curvados, curvas ou joelhos são representados em desenhos isométricos por curvas emperspectivas, como você pode ver neste exemplo.

Essas curvas, quando os desenhos isométricos são pequenos, são feitas à mão livre ou, então, comgabaritos.

Vale lembrar que os tubos curvados, curvas ou joelhos também podem ser representados porângulos retos. Observe.

Fig. 19

Fig. 20


95

Nos isométricos, assim como nas plantas de tubulações, as conexões são representadas pela mesmasimbologia. Analise esses exemplos de simbologia para conexões soldadas, rosqueados e flangeadas.

Representação de acessórios em isométricos

Vamos analisar, agora, a representação de alguns tipos de acessórios de tubulações em desenhosisométricos, tais como flanges, reduções, uniões e luvas, etc.

Reduções

Observe as duas figuras que mostram a representação de reduções em desenhos isométricos.

Fig. 21

Fig. 22

Fig. 23

solda de topo rosqueado ousolda de encaixe

flangeada

redução excêntrica redução concêntrica


96

Flanges

Agora vejamos como diferentes tipos de flange são representados em desenhos isométricos.

Outros acessórios

Vários outros acessórios também são representados de modo especial em desenhos isométricos,como mostramos a seguir. Observe cada um com atenção.

Fig. 24

flange de pescoço flange cego flange de orifício bocal de vaso ouequipamento

Fig. 25

bolsa de drenagem dreno respiro ejetor purgador devapor

filtro Y

união luva bujão

tê soldadode topo

boca de lobocom reforço

boca de lobocom sela

colarsoldado

tê 45o boca de lobo

tê rosqueado curva a 45ocurva a 90o luva


97

Representação das válvulas em isométricos

Veja agora como é feita a representação de diferentes tipos de válvulas em desenhos isométricos.

Posição das hastes das válvulas

Em relação à posição das hastes das válvulas, vamos destacar aqui algumas situações e a respectivarepresentação em desenhos isométricos. Observe as figuras em cada caso.

• Tubos horizontais com as hastes na vertical

Fig. 26

Fig. 27

válvula degaveta

válvulaglobo

válvulamacho

válvula deesfera

válvula deretenção

válvula decontrole

válvula desegurança ou

de alívio

válvulamotorizada

válvula comvolante para

corrente

válvula deborboleta

flange depescoço

flangesobreposto

filtro “Y” purgadorde vapor

ejetor bocal de vaso ouequipamento

hastevertical

tubohorizontal

sentido do fluxo


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• Tubos horizontais com as hastes na horizontal

• Tubos verticais com as hastes horizontais e inclinadas

Ainda em relação às hastes das válvulas, vale observar que, quando elas são pequenas, como asválvulas de drenos ou ventes, por exemplo, as hastes não devem ser desenhadas, como mostram essesdois exemplos.

Fig. 28

Fig. 29

Fig. 30

tubo horizontal

hastehorizontal

tubo verticaltubo vertical

haste inclinada

hasteshorizontais


99

Nos desenhos isométricos também devem aparecer todas as válvulas e todos os acessórios detubulação, tais como flanges, reduções etc., bem como a localização de todas as emendas soldadas,rosqueadas ou flangeadas.

Veja isso no exemplo ilustrado a seguir, que mostra, primeiramente, um isométrico de uma linhacom válvulas em diversas posições. E depois uma planta correspondente a esse isométrico.

Fig. 31 – Isométrico

Fig. 32 – Planta


100

Indicação de fluxo em isométricos

Em todas as linhas de um desenho isométrico devem aparecer as setas indicativas de sentido dofluxo. Essas setas, de preferência, devem ser colocadas antes de toda mudança de direção, tomandoo cuidado para não colocá-las sobre uma conexão.

Observe este exemplo.

Fig. 33

planta

sentido do fluxo

isométrico


101

Exemplos de desenhos isométricosAgora que já analisamos a representação de diferentes componentes de tubulações em isométricos,

vamos ver alguns exemplos gerais de aplicação dessa representação.

• Exemplo de isométrico cotado e respectiva planta baixa

Fig. 34 –


102

• Exemplo de isométrico com nomenclatura dos componentes

• Exemplo de isométrico com observações para desenho

Fig. 35

Fig. 36


103

Identificação dos elementos datubulação em desenhos isométricos

Os tubos, vasos, bombas, compressores e demais equipamentos aparecem indicados nos isométricosapenas pela sua identificação, posição de linha de centro e pelos bocais de ligação com as tubulações.

As válvulas são usualmente designadas por siglas convencionais, como, por exemplo, 2" VGA 4"VGA. Essa identificação é a mesma empregada em plantas de tubulação.

Nos isométricos devem figurar, detalhadamente, inclusive os acessórios pequenos e secundáriosque existam nas tubulações, tais como: válvulas de dreno e de respiro, bocais para retirada de amostrasetc. Os conjuntos formados pelas válvulas de controle e respectivas tubulações de contornos e válvulasde bloqueio e regulagem são mostrados peça por peça.

Nos desenhos que aparecem a seguir podemos identificar algumas dessas informações. Observe.

• Exemplo 1

Fig. 37


104

• Exemplo 2

Fig. 38


105

Praticando1. Desenhe o isométrico correspondente às plantas apresentadas em cada caso a seguir. Represente

as conexões conforme as indicações.

• Caso 1

• Caso 2

Fig. 39

Fig. 40

planta(solda de encaixe)

N

N

planta(rosqueada)


106

• Caso 3

2. Observe o desenho e depois escreva as denominações e o tipo de ligação dos acessórios neleindicados.

Fig. 41

Fig. 42

planta

N

1. _______________________2. _______________________3. _______________________4. _______________________5. _______________________6. _______________________7. _______________________8. _______________________9. _______________________10. ______________________11. ______________________12. ______________________


107

Fig. 43

Fig. 44

3. Desenhe os isométricos correspondentes às plantas básicas a seguir, e cote.

• Planta 1

• Planta 2

NP


108

• Planta 3

4. Represente em planta, num só desenho, o isométrico apresentado para as tubulações do VASO 310.

Fig. 45

Fig. 46


109

5. Execute as plantas das linhas 3" 0 306 B e 3" 0334-B do isométrico apresentado.

6. Desenhe o isométrico correspondente às linhas G3" 1003Ca e G3 1004Ca da planta e da elevaçãoapresentadas a seguir.

Fig. 47

Fig. 48


110

7. Assinale com um X a representação gráfica que julgar correta.


111

Assinale com um X a representação gráfica que julgar correta.


112

Fig. 50

Anexos

3

Tubulações Industriais – Anexos

115

Toda folha de isométrico tem uma numeração que deve ser combinada com a numeração dasplantas, de maneira que seja fácil identificar em qual planta está representada uma linha queaparece em determinado isométrico e vice-versa. Por exemplo, a planta n°42 corresponde àsérie de isométricos começada pelo n° 4.202. Já a planta n°52 corresponde à série começadapelo n° 5.201, e assim por diante.

Fig. 50


116


117


118

Emprego das convenções de plantas


119

Corte transversal em uma unidade de processo


120

Unidade 3 – Planta das tubulações – Área 32


121

Unidade 3 – Elevação olhando para o norte


122

Unidade 3 – Elevação olhando para Leste


123



124



125


126

Convenções para fluxograma


127

Convenções para plantas


129

Referências bibliográficas

• ABNT. Norma NBR11185 - NB126 12: Projeto de tubulações de ferro fundido dúctil centrifugado,para condução de água sob pressão. Rio de Janeiro: ABNT, 1994.

• ABNT. Norma NBR8190 - SB124 10: Simbologia de instrumentação. Rio de Janeiro: ABNT,1983.

• ABNT. Norma NBR9964 - SB88 08: Linhas e símbolos em desenhos de estruturas navais. Rio deJaneiro: ABNT, 1987.

• ABNT. Norma NBR14611 - 10: Desenho técnico - representação simplificada em estruturasmetálicas. Rio de Janeiro: ABNT, 2000.

• PETROBRAS. Norma N-0058: Subsídios gráficos para fluxogramas de processo e de engenharia.Rio de Janeiro: Petrobras, 1999.

• _____________. Norma N-0381: Execução de desenhos e outros documentos técnicos emgeral. Rio de Janeiro: Petrobras, 1997.

• _____________. Norma N-1521: Identificação de equipamentos industriais. Rio de Janeiro:Petrobras, 1998.

• _____________. Norma N-1522: Identificação de tubulações industriais. Rio de Janeiro:Petrobras, 1998.

• _____________. Norma N-1745: Folha para isométrico de tubulação. Rio de Janeiro: Petrobras,1999.

• SENAI/Departamento Nacional. Módulos industriais - Desenho de tubulações industriais. Rio deJaneiro: SENAI/DN, 1980.

• TELES, Pedro C. Silva. Tubulações industriais. Rio de Janeiro: Ao Livro Técnico, 1970.

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